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電化學

出版社：化學工業(yè)出版社出版時間：2019-04-01
開本： 其他 頁數(shù)： 399
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電化學 版權(quán)信息

電化學 內(nèi)容簡介

本書為WileyVCH公司出版的經(jīng)典教科書《電化學》第二版。為了將現(xiàn)代電化學的概貌和前沿呈現(xiàn)給讀者,作者對原著版進行了全面和有效的更新。本書介紹了物理化學的基本概念及其在不同科研領域中的延伸和拓展，例如半導體、生物電化學、電催化、新溶劑和新材料、新的理論研究方法以及電化學振蕩體系等。貫穿本書的中心思想是突出電化學在當代工業(yè)中的近期新應用，例如燃料電池、鋰電池、不錯電容器和實用型電催化劑等。 本書全面而深入地介紹了電化學的各種研究方法，包括傳統(tǒng)的電化學技術(shù)以及現(xiàn)代的光學、譜學、質(zhì)譜和掃描探測技術(shù)。因此，本書可以作為化學、化工、材料學和物理學專業(yè)學生和科研工作者的參考資料。

電化學 目錄

第1章基礎、定義和概念1 11離子、電解質(zhì)和電荷的量子化1 12電化學池中從電子導電到離子導電的轉(zhuǎn)換2 13電解池與原電池分解電勢與電動勢(emf)4 14法拉第定律5 15量度單位制7 參考文獻9 第2章電導率和離子間的相互作用10 21電解質(zhì)基礎10 211電解質(zhì)導電的基本概念10 212電解質(zhì)溶液電導的測量11 213電導率14 214電導率值15 22電解質(zhì)電導率的經(jīng)驗定律16 221電導率與濃度的關(guān)系16 222摩爾電導率和當量電導率16 223科爾勞施定律和強電解質(zhì)極限電導率的測定17 224自由離子獨立遷移定律和弱電解質(zhì)摩爾電導率的測定19 23離子遷移率和希托夫傳輸20 231遷移數(shù)以及離子極限電導的測定20 232離子遷移數(shù)的實驗測定22 233遷移數(shù)和離子極限電導的數(shù)值23 234離子水化作用23 235質(zhì)子異常的電導率，H3O+的結(jié)構(gòu)和質(zhì)子水合數(shù)25 236離子遷移速率和離子半徑的測定瓦爾登法則27 24電解質(zhì)電導理論(稀電解質(zhì)溶液的德拜休克爾昂薩格理論)28 241模型描述離子氛、弛豫效應和電泳效應28 242計算中心離子和離子氛產(chǎn)生的電勢離子強度、離子半徑和離子云29 243適用于稀電解質(zhì)溶液電導的德拜昂薩格方程32 244交流電場和強電場對電解質(zhì)電導的影響34 25電化學中的活度概念34 251活度系數(shù)34 252計算濃度依賴的活度系數(shù)35 253濃電解質(zhì)溶液的活度系數(shù)38 26弱電解質(zhì)性質(zhì)46 261奧斯特瓦爾德稀釋定律46 262電離受電場的影響48 27pH值的定義和緩沖溶液48 28非水溶液51 281非水溶劑中的離子溶化作用51 282非水溶液電解質(zhì)的電導率52 283含質(zhì)子非水溶液的pH標度53 29電導率測量的應用54 291水的離子積的測定54 292難溶鹽溶度積的測定55 293難溶鹽溶解熱的測定55 294弱電解質(zhì)熱力學電離平衡常數(shù)的測定55 295電導滴定原理56 參考文獻57 第3章電極電勢和相邊界的雙電層結(jié)構(gòu)58 31電極電勢及其與濃度、氣體壓力和溫度的關(guān)系58 311電池的電動勢和化學反應的*大可用能量58 312電極電勢的本質(zhì)，Galvanic電勢差和電化學勢59 313電極電勢以及金屬與含該金屬離子的溶液間的平衡電勢差的計算——Nernst方程61 314氧化還原電極的Nernst方程61 315氣體電極的Nernst方程63 316電極電勢和電池電動勢的測定63 317原電池的示意表示64 318從熱力學數(shù)據(jù)計算電池的電動勢66 319電動勢與溫度的關(guān)系67 3110電池電動勢與壓力的關(guān)系——水溶液電解時的殘余電流68 3111參比電極與電化學序列70 3112第二類參比電極73 3113非水溶劑中的電化學序列76 3114非水溶劑的參比電極以及工作的電勢范圍78 32液接電勢78 321液接電勢的起源78 322擴散電勢的計算80 323有或沒有遷移的濃差電池81 324Henderson方程82 325擴散電勢的消除83 33膜電勢84 34雙電層和電動力學效應86 341Helmholtz和擴散雙電層Zeta電勢86 342離子、偶極和中性分子的吸附——零電荷電勢89 343雙電層電容89 344電化學雙電層的一些數(shù)據(jù)91 345電毛細現(xiàn)象92 346電動力學效應——電泳、電滲析、Dorn效應以及離子流電壓94 347雙電層的理論研究96 35半導體電極的電勢及相邊界行為98 351金屬導體、半導體和絕緣體98 352半導體電極的電化學平衡101 36電勢差測量的應用102 361標準電勢與平均活度系數(shù)的測定102 362難溶鹽的溶度積104 363水的離子積的確定104 364弱酸的解離常數(shù)105 365熱力學狀態(tài)函數(shù)(ΔrG0、ΔrH0和ΔrS0)以及化學反應相應的平衡常數(shù)的確定106 366用氫電極來測量pH值107 367用玻璃電極測量pH值110 368電勢滴定的原理113 參考文獻114 第4章電勢與電流115 41流過電流時的電池電壓與電極電勢的概述115 411超電勢的概念117 412超電勢的測量單電極的電流電勢曲線117 42伏安曲線中的電荷轉(zhuǎn)移區(qū)118 421借助Arrhenius方程來理解電荷轉(zhuǎn)移控制下的電流電勢曲線119 422交換電流密度j0與不對稱因子β的意義122 423交換電流密度與濃度的關(guān)系124 424涉及多電子連續(xù)轉(zhuǎn)移的電極反應125 425偶合化學平衡的電荷轉(zhuǎn)移電化學反應級數(shù)127 426有關(guān)電荷轉(zhuǎn)移問題的進一步理論考慮133 427活化參數(shù)的確定以及電化學反應與溫度的關(guān)系136 43濃差超電勢——物質(zhì)的傳質(zhì)對伏安曲線的影響137 431濃差超電勢與ButlerVolmer方程式的關(guān)系138 432擴散超電勢與擴散層138 433在恒電勢和恒定表面濃度cs下的電流時間關(guān)系140 434在恒電流條件下的電勢時間關(guān)系恒電流電解法141 435對流傳質(zhì)與旋轉(zhuǎn)電極142 436通過電遷移的傳質(zhì)過程NernstPlank方程147 437球形擴散147 438微電極149 44同時發(fā)生的化學過程對伏安曲線的影響151 441反應超電勢、反應極限電流和反應層厚度151 45吸附過程154 451吸附等溫線的幾種形式154 452吸附焓和Pauling公式156 453電流電勢行為和吸附極限電流157 454交換電流密度與吸附焓的關(guān)系，火山曲線158 46電化學結(jié)晶金屬的沉積與溶解158 461金屬沉積的簡單模型159 462螺旋位錯存在下的晶體生長162 463欠電勢沉積163 464金屬溶解與鈍化的反應動力學164 465電化學材料科學與電化學表面技術(shù)166 47混合電極與腐蝕168 471酸腐蝕的機理168 472氧腐蝕169 473電勢pH值關(guān)系圖(Pourbaix圖)170 474腐蝕防護171 48半導體電極上的電流173 481半導體上的光效應174 482光電化學175 483光伏電池176 484太陽光能的捕獲利用177 485利用光電化學技術(shù)消毒179 49生物電化學180 491一種典型的氧化還原酶葡萄糖氧化酶的生物電化學181 492幾種生化物質(zhì)的電化學研究182 參考文獻186 第5章電極/電解液界面的研究方法190 51穩(wěn)態(tài)伏安曲線的測量190 511恒電位儀190 512利用電勢階躍法測量反應動力學數(shù)據(jù)191 513有效控制傳質(zhì)條件下的測量192 514利用湍流對快速反應進行穩(wěn)態(tài)測量194 52準穩(wěn)態(tài)測量方法196 521循環(huán)伏安法研究電極吸附和電極過程的電化學譜學法197 522交流(AC)測量法209 53研究電極表面吸附層的電化學方法219 531測量流過的電量220 532電容的測量221 54譜學電化學及其他非經(jīng)典研究方法222 541序言222 542紅外譜學電化學224 543電子自旋共振230 544電化學質(zhì)譜234 545其他重要的測量方法242 546掃描顯微技術(shù)243 55納米結(jié)構(gòu)的制備,掃描隧道顯微鏡與向真空轉(zhuǎn)移的結(jié)合247 551利用STM針尖制備納米結(jié)構(gòu)SECM實驗247 552掃描隧道顯微鏡技術(shù)與向真空轉(zhuǎn)移的結(jié)合248 56光學方法250 561橢圓偏振技術(shù)251 562XAS、SXS和XANES254 參考文獻256 第6章電催化與反應機理259 61電催化概述259 62氫電極261 621吸附中間產(chǎn)物對伏安曲線的影響262 622溶液pH值和催化劑表面狀態(tài)的影響263 623鉑電極上氫的氧化及氧的化學吸附264 63氧電極反應265 631利用旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極研究氧的還原反應266 64甲醇氧化267 641甲醇在酸性電解液中氧化的平行反應途徑268 642甲醇吸附269 643甲醇氧化的反應產(chǎn)物及吸附的中間產(chǎn)物269 644表面結(jié)構(gòu)及吸附陰離子的影響271 645甲醇氧化反應的機理271 646甲醇氧化的催化促進劑272 65CO在鉑電極表面的氧化反應273 651吸附在Pt(111)表面上的CO的表面結(jié)構(gòu)的確定274 652溶解CO存在時CO的氧化275 653CO氧化LangmuirHinshelwood機理276 654CO在高過電勢時的氧化、傳質(zhì)和氧覆蓋度的影響277 66將乙醇的化學能轉(zhuǎn)化為電能278 67有機電化學中的反應機理279 671一般事項279 672有機電化學電極過程分類280 673氧化過程電極電勢、反應中間物和*終產(chǎn)物282 674還原過程電極電勢、反應中間物和*終產(chǎn)物283 675更多的電有機反應及電極表面的影響284 676電化學聚合285 68電化學體系中的振蕩287 參考文獻289 第7章固體及熔融鹽離子導體電解質(zhì)291 71離子導電固體291 711固體中離子導電的原因291 712固體電極上的電流電壓測量293 72固體聚合物膜電解質(zhì)(SPE's)295 721固體聚合物電解質(zhì)膜體系的電流/電壓測量296 722其他聚合物膜296 73離子導體熔融物299 731導電性299 732電流電壓研究300 733高溫熔融物的其他應用301 734室溫熔融鹽301 參考文獻302 第8章工業(yè)電化學過程304 81簡介304 811電化學過程的特點304 812經(jīng)典電解槽設計及空間時間產(chǎn)額305 813電催化劑的形貌307 814活化超電勢308 82電化學制備氯氣和氫氧化鈉309 821電解氯化鈉水溶液過程中的電極反應309 822隔膜電解槽310 823汞齊電解槽311 824離子交換膜過程313 825用氧陰極的離子膜過程313 83金屬材料的電化學提取與提純317 831水溶液中的金屬材料提取317 832水溶液中的金屬材料提純318 833熔鹽電解318 84無機化合物的特殊制備方法320 841次氯酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽320 842過氧化氫和過二硫酸321 843傳統(tǒng)水電解過程321 844現(xiàn)代水電解過程和制氫技術(shù)321 85電有機合成323 851工藝和特征綜述323 852己二腈——Monsanto工藝324 86現(xiàn)代電解池設計325 87未來可能的電催化327 871異相化學反應中催化活性的電化學改性(NEMCA效應)327 88組分分離技術(shù)329 881廢水處理329 882電滲析330 883電泳331 884核工業(yè)中的電化學分離步驟331 參考文獻333 第9章電池336 91基本概念336 92電池的性能、組件和特點337 921鉛酸蓄電池的功能和結(jié)構(gòu)337 922鋅錳干電池的功能和構(gòu)成338 923電解液和自放電339 924開路電壓、比容和能量密度340 925伏安特性、功率密度和功率密度/能量密度圖340 926電池放電特性341 927充電特性、電流效率、能量效率和循環(huán)次數(shù)342 928電能和電池裝機功率的成本343 93二次電池體系343 931傳統(tǒng)二次電池343 932*新進展345 933二次電池體系數(shù)據(jù)總結(jié)353 94鋅錳干電池以外的其他一次電池體系356 941堿性電池356 942鋅汞氧化物電池356 943鋰一次電池357 944一次電池體系中的電極和電池特性358 95燃料電池359 951使用氣體燃料的燃料電池360 952*新進展362 953使用液體燃料的燃料電池369 96空氣一次電池和二次電池372 961金屬空氣一次電池372 962金屬空氣二次電池373 97電池和燃料電池的效率374 98超級電容器375 參考文獻377 第10章電分析領域的應用379 101使用電化學指示劑的滴定過程379 102電分析方法381 1021極譜法和伏安法381 1022其他方法——庫侖法、電重量法和計時電勢法387 103電化學傳感器389 1031電導及pH值的測量389 1032氧化還原電極390 1033離子選擇性電極390 1034氣體分析傳感器393 參考文獻398
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